나노기술 및 정책 정보

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● 미국 Lawrence Livermore National Laboratory Juergen Biener 박사 연구팀은 더 강한 저밀도 구조를 가진 재료를 가능하게 하는 하기 위해 나노-버팀대가 연결된 튜브 안에 튜브(nanostrut-connected tube-in-tube) 개발 

● 연구팀은 3D프린터로 인쇄한 중합체 빔(polymeric beam)을 속이 빈 형태의 튜브 안에 튜브 샌드위치 구조(hollow tube-in-tube sandwich structure)인 흑연화된 탄소(graphitic carbon)로 밀도 높게 변환하는 공정을 개발했으며, 본 구조는 잔디 줄기와 비슷하게 내부 및 외부 튜브는 버팀대를 통해 연결   

● 계산 결과에 따르면 이러한 빔의 변화는 강성과 밀도의 감소를 현저하게 늦추며, 압축 실험 결과 30~50% 압축 후, 변형에 대한 큰 회복을 입증 

● 밀도 감도와 함께 기계적 특성이 저하되는 문제를 해결하기 위해 연구팀은 높은 강성의 STinT(strutted tube-in-tube)을 설계했으며, 개발 단계 중 2단계인 촉매화된 니켈로 템플레이팅 열분해를 수행하였고, STinT 빔을 활용하여 탄소 기반의 미세유리를 제작

● 본 제조 공정은 나노 단위의 버팀대가 연결된 튜브 안에 튜브 설계로 인하여 인쇄된 중합체의 구조와 치수를 유지하여 6.4mg/cm3의 낮은 밀도로 단단하며, 강성이 높은 탄소 격자를 제공

● 연구팀이 개발한 구조는 우수한 기계적 특성과 저밀도를 보유하기 때문에 에너지 저장을 위한 넓은 표면적을 제공하거나 간단한 촉매 역할을 제공  

※ Nature Materials 게재(2021.10.25.), “Ultra-low-density digitally architected carbon with a strutted tube-in-tube structure”